CN108340351A - 一种机器人示教装置、方法及示教机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人示教装置、方法及示教机器人，其中该装置包括：在外界的触发下，对机器人的拖动示教模式或编程示教模式进行选择的模式选择器；安装于机器人的关节上，采集机器人在拖动示教模式下的拖动示教轨迹段信息的预设数量的传感器；与机器人对应的驱动电机连接，控制对应的伺服电机运动的驱动器；当机器人为编程示教模式时，在外界的控制下生成并发送编程示教轨迹段信息的用户终端；与模式选择器、传感器、用户终端及驱动器连接，根据接收的拖动示教轨迹段信息和/或编程示教轨迹段信息，通过驱动器控制对应的机器人的伺服电机运动的控制器。本发明公开的一种机器人示教装置、方法及示教机器人均具有较好的适用性。

Description

一种机器人示教装置、方法及示教机器人

技术领域

本发明涉及示教机器人技术领域，更具体地说，涉及一种机器人示教装置、方法及示教机器人。

背景技术

在机器人喷涂、机器人抛光等机器人应用场景中，往往需要根据工件的形状、尺寸及工艺要求进行任务轨迹示教。

现有的机器人示教方法有拖动示教和编程示教；拖动示教即人工拖动机器人沿着任务轨迹运动，机器人在运动过程中记录轨迹点，并在运动结束后根据记录的轨迹点进行轨迹再现，之后沿着再现的轨迹工作；编程示教方法可以分为在线编程方法和离线编程方法。在线编程方法即人工以编程的方式输入运动轨迹至机器人，机器人根据运动轨迹进行相应运动，人工输入的运动轨迹可以是运动指令、轨迹的关键点信息等。而离线编程方法则利用虚拟仿真等技术根据用户输入的机器人作业对象的形状、尺寸及机器人工作环境等信息，自动生成机器人运动指令，自动进行机器人任务轨迹示教。

然而，现有的拖动示教方法适合对曲率变化较大、形状不规则等的工件表面进行加工，在线编程方法适合对曲率变化较少、形状较为规则等的工件表面进行加工。而对于那些既有规则表面又有不规则表面的工件，由于人手抖动等原因，单独使用拖动示教方法会降低对规则表面工件的示教精确度；单独使用在线编程方法需要对不规则表面工件的反复取点，操作繁琐；而离线编程方法需要对不规则表面工件进行三维建模，对操作人员的技术要求较高，进而使得示教效率较低；也即现有的机器人示教方法的适用性较低。

综上所述，如何提高现有的机器人示教方法的适用性是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人示教装置，其能在一定程度上解决如何提高现有的机器人示教方法的技术问题。本发明还提供了一种机器人示教方法及示教机器人。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种机器人示教装置，包括：

在外界的触发下，对机器人的拖动示教模式或编程示教模式进行选择的模式选择器；

安装于所述机器人的关节上，采集所述机器人在拖动示教模式下的拖动示教轨迹段信息的预设数量的传感器；

与所述机器人上对应的伺服电机连接，控制对应的所述伺服电机运动的驱动器；

当所述机器人为编程示教模式时，在外界的控制下生成并发送编程示教轨迹段信息的用户终端；

与所述模式选择器、所述传感器、所述用户终端及所述驱动器连接，根据接收的所述拖动示教轨迹段信息和/或所述编程示教轨迹段信息，通过所述驱动器控制对应的所述伺服电机运动的控制器，以使所述机器人的工作端沿着示教轨迹运动；

其中，所述关节、所述传感器、所述驱动器和所述伺服电机为一一对应的关系。

优选的，所述模式选择器包括模式选择手柄。

优选的，所述用户终端包括示教盒。

优选的，还包括：

与所述控制器连接的信息接收器。

优选的，还包括：

与对应的所述传感器及所述控制器连接，对所述传感器采集的所述拖动示教轨迹段信息进行滤波降噪的滤波器。

优选的，还包括：

与所述滤波器及所述控制器连接，对所述滤波器得到的所述拖动示教轨迹段信息进行重采样的采样器。

一种机器人示教方法，应用于如上任一所述的机器人示教装置中，包括：

当控制器在模式选择器的控制下处于拖动示教模式时，每一个传感器均采集相应的拖动示教轨迹段信息，所述拖动示教轨迹段信息包括对应的关节位姿信息；

当所述控制器在所述模式选择器的控制下处于编程示教模式时，用户终端在外界的控制下生成并发送编程示教轨迹段信息，所述编程示教轨迹段信息包括所述机器人的工作端的运动指令和/或所述工作端在每一个轨迹点的轨迹点参数；

控制器根据接收顺序，将接收到的所述拖动示教轨迹段信息和/或所述编程示教轨迹段信息编辑成示教文件，并在所述示教文件中不衔接的相邻轨迹段间***过度轨迹段，对所述示教文件进行轨迹规划，得到空间轨迹点序列，采用机器人逆运动学模型得到与所述空间轨迹点序列对应的运动位置序列，根据所述运动位置序列通过所述驱动器控制对应的所述机器人的伺服电机运动，以使所述工作端沿着示教轨迹运动。

优选的，所述每一个传感器均采集相应的拖动示教轨迹段信息之后，所述控制器根据接收顺序，将接收到的所述拖动示教轨迹段信息和/或所述编程示教轨迹段信息编辑成示教文件之前，还包括：

滤波器获取相应的所述传感器采集的所述拖动示教轨迹段信息；

所述滤波器确定初始滤波序列长度L_min，L_min大于等于5且为奇数，确定最大滤波序列长度L_max，确定所述拖动示教轨迹段信息中轨迹点的总个数n；

所述滤波器初始化i＝0，判断是否满足若否，则将得到的第一示教轨迹段信息作为所述拖动示教轨迹段信息发送至所述控制器，若是，则令i＝i+1，L＝L_min，并执行后续步骤；

所述滤波器将所述拖动示教轨迹段信息中以第i个轨迹点为起始轨迹点，以第j个轨迹点为中心轨迹点的连续L个轨迹点的位姿信息组成序列P_iP_jP_k；

所述滤波器计算序列P_iP_jP_k中每一个轨迹点到该序列中其他所述轨迹点间的距离和Q，按照Q从小到大的顺序对序列P_iP_jP_k中的轨迹点进行排序，得到有序子序列P_bP_e；

所述滤波器判断是否满足L＝L_max，若是，则并将P'_j写入所述第一示教轨迹段信息；若否，则执行后续步骤；

所述滤波器判断是否满足Q_m-Q_b＞0且Q_m-Q_e＜0，若否，则增大L，返回执行所述滤波器将所述拖动示教轨迹段信息中以第i个轨迹点为起始轨迹点，以第j个轨迹点为中心轨迹点的连续L个轨迹点组成序列P_iP_jP_k的步骤；若是，则执行后续步骤；

所述滤波器判断是否满足Q_j-Q_b＞0，若是，则令并将P'_j写入所述第一示教轨迹段信息，若否，则令P'_j＝P_j，并将P'_j写入所述第一示教轨迹段信息中；

其中，P_j表示序列P_iP_jP_k中第j个所述轨迹点的位姿信息；Q_m表示序列P_bP_e的中值轨迹点对应的距离和；Q_b表示序列P_bP_e中距离和的最小值；Q_e表示序列 P_bP_e中距离和的最大值。

优选的，所述滤波器得到所述第一示教轨迹段信息之后，所述控制器根据接收顺序，将接收到的所述拖动示教轨迹段信息和/或所述编程示教轨迹段信息编辑成示教文件之前，还包括：

采样器获取所述滤波器得到的所述第一示教轨迹段信息，在所述第一示教轨迹段信息中选取一个轨迹点作为当前轨迹点；

所述采样器基于预设的步长计算公式计算当前轨迹点的采样步长；

所述采样器将所述第一示教轨迹段信息中满足采样条件的采样轨迹点选取至第二示教轨迹段信息中，并将所述采样轨迹点作为当前轨迹点，返回执行所述采样器基于预设的步长计算公式计算当前轨迹点的采样步长的步骤，直至对所述第一示教轨迹段信息完成采样；

所述采样器对所述第二示教轨迹端信息进行样条曲线逼近，计算曲线与所述第一示教轨迹段间的实际偏差，判断所述实际偏差是否大于预设偏差值，若是，则在所述第二示教轨迹点信息中实际偏差最大的位置***所述第一示教轨迹段信息中的一个原轨迹点，并返回执行所述对所述第二示教轨迹段信息进行样条曲线逼近的步骤，若否，则执行后续步骤；

所述采样器将得到的所述第二示教轨迹段信息作为所述拖动示教轨迹段信息发送至所述控制器；

其中，所述采样条件为：所述采样轨迹点与当前轨迹点间所有相邻两轨迹点间的距离和小于等于所述采样步长，且所述采样轨迹点的后一个轨迹点与当前轨迹点间所有相邻两轨迹点间的距离和大于所述采样步长；

所述步长计算公式为：

其中，K_i表示当前轨迹点的近似曲率，表示K_i的导数，表示当前轨迹点的采样步长，D_max表示预设的采样步长最大值， α、β为常系数且α＞0,β＞1。

一种示教机器人，包括机器人本体及如上任一所述的机器人示教装置。

本发明提供的一种机器人示教装置，借助模式选择器实现了在外界的触发下，对机器人的拖动示教模式或编程示教模式进行选择；借助传感器采集机器人在拖动示教模式下的拖动示教轨迹段信息；借助每一个驱动器控制机器人相应的伺服电机进行运动；借助用户终端实现了当机器人为编程示教模式时，在外界的控制下生成并发送编程示教轨迹段信息；借助控制器根据接收的拖动示教轨迹段信息和/或编程示教轨迹段信息，通过驱动器控制机器人相应的伺服电机运动，以使机器人的工作端沿着示教轨迹运动。本发明提供的一种机器人示教装置实现了拖动示教方法和编程示教方法的结合，使得外界可以根据实际需要灵活选择最适合的示教方法，与现有技术中的单一示教方法相比，具有较好的适用性。本发明提供的一种机器人示教方法及示教机器人也解决了相应的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种机器人示教装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种机器人示教装置的另一结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种机器人示教装置的再一结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种机器人示教方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种机器人示教装置的结构示意图，应当指出，图1中示出了两个驱动器及相应的两个传感器间的连接关系，当有多个驱动器时，每个驱动器及相应的传感器、伺服电机间的连接关系均与此相同。

本发明实施例提供的一种机器人示教装置，可以包括：

在外界的触发下，对机器人的拖动示教模式或编程示教模式进行选择的模式选择器101；

安装于机器人的关节上，采集机器人在拖动示教模式下的拖动示教轨迹段信息的预设数量的传感器102；

与机器人上对应的伺服电机105连接，控制对应的伺服电机105运动的驱动器103；

当机器人为编程示教模式时，在外界的控制下生成并发送编程示教轨迹段信息的用户终端104；

与模式选择器101、传感器102、用户终端104及驱动器103连接，根据接收的拖动示教轨迹段信息和/或编程示教轨迹段信息，通过驱动器103控制对应的伺服电机105运动的控制器106，以使机器人的工作端沿着示教轨迹运动；

其中，关节、传感器、驱动器和伺服电机为一一对应的关系。

应当指出，这里的模式选择器选择机器人处于拖动示教模式，也即模式选择器提示控制器机器人处于拖动示教模式，此时，控制器会控制伺服电机进行助力，使得操作者能够拖动机器人进行示教，并通过预设的时间间隔连续读取传感器信息，并进行储存。模式选择器选择机器人处于编程示教模式，也即模式选择器提示控制器机器人处于编程示教模式，此时，控制器允许外界通过编程示教方法对机器人进行示教。实际应用中，外界只需触发模式转换器便可实现拖动示教方法和编程示教方法间的灵活切换；此外，本发明并不限制一次示教过程中，外界采用拖动示教方法或编程示教方法的次数，比如在一次示教过程中，采用了两次拖动示教方法和一次编程示教方法，且编程示教方法位于两次拖动示教方法间，则外界只需依次触发模式转换器进行模式切换，使得控制器依次处于拖动示教模式、编程示教模式、拖动示教模式，便可实现该示教过程。实际应用中，传感器可以具体为编码器等。此外，操作者通过用户终端还可以对机器人进行***参数设置，或者进行其他操作等实现对机器人的操控。

本发明提供的一种机器人示教装置，借助模式选择器实现了在外界的触发下，对机器人的拖动示教模式或编程示教模式进行选择；借助传感器采集机器人在拖动示教模式下的拖动示教轨迹段信息；借助每一个驱动器控制机器人相应的伺服电机进行运动；借助用户终端实现了当机器人为编程示教模式时，在外界的控制下生成并发送编程示教轨迹段信息；借助控制器根据接收的拖动示教轨迹段信息和/或编程示教轨迹段信息，通过驱动器控制机器人相应的伺服电机运动，以使机器人的工作端沿着示教轨迹运动。本发明提供的一种机器人示教装置实现了拖动示教方法和编程示教方法的结合，使得外界可以根据实际需要灵活选择最适合的示教方法，与现有技术中的单一示教方法相比，具有较好的适用性。

本发明实施例提供的一种机器人示教装置中，模式选择器101可以包括模式选择手柄。

实际应用中，本发明实施例提供的一种机器人示教装置中，模式选择器 101可以为模式选择手柄，这样可以便于外界操作，还可以在一定程度上减轻机器人示教装置的体积，便于其安装和移动。当然，还可以根据实际需要将模式选择器设置为触摸屏等，本发明在这里不做具体限定。

本发明实施例提供的一种机器人示教装置中，用户终端104可以包括示教盒。

实际应用中，本发明实施例提供的一种机器人示教装置中的用户终端104 可以为示教盒，借助示教盒可以方便的实现对机器人进行编程示教的功能。

本发明实施例提供的一种机器人示教装置中，还可以包括：

与控制器106连接的信息接收器。

实际应用中，本发明实施例提供的一种机器人示教装置中还可以包括信息接收器，信息接收器与控制器106连接，实现将外界远程发送的编程示教轨迹段信息发送至控制器，也即实现了外界对机器人的离线编程，可以进一步提高本发明实施例提供的一种机器人示教装置的适用性。

请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种机器人示教装置的另一结构示意图。

本发明实施例提供的一种机器人示教装置中，还可以包括：

与对应的传感器102及控制器106连接，对传感器102采集的拖动示教轨迹段信息进行滤波降噪的滤波器107。

实际应用中，在拖动示教模式下，由于外界抖动、操作误差等原因，人工拖动机器人得到的拖动示教轨迹段信息中不可避免的伴随着随机抖动，使得传感器生成的拖动示教轨迹段信息中存在误差轨迹点，这时，可以借助滤波器107在一定程度上去除这些误差轨迹点，可以提高控制器处理拖动示教轨迹段信息的准确度，进而在一定程度上提高拖动示教装置的准确率。

请参阅图3，图3为本发明实施例提供的一种机器人示教装置的再一结构示意图。

本发明实施例提供的一种机器人示教装置中，还可以包括：

与滤波器及控制器106连接，对滤波器107得到的拖动示教轨迹段信息进行重采样的采样器108。

实际应用中，在拖动示教模式下，可能会出现传感器采集的轨迹点的位姿信息过多，使得拖动示教轨迹段信息过大的情况，这时，为了减小拖动示教轨迹段信息的体积，为了提高控制器处理拖动示教轨迹段信息的处理效率，可以采用采样器108对拖动示教轨迹段信息进行重采样。采样器108可以直接与传感器102连接，也可以与滤波器107连接，本发明在这里不做具体限定。

本发明还提供了一种机器人示教方法，其具有本发明实施例提供的一种机器人示教装置具有的对应效果。请参阅图4，图4为本发明实施例提供的一种机器人示教方法的流程图。

本发明实施例提供的一种机器人示教方法，应用于如上任一实施例所描述的机器人示教装置中，可以包括以下步骤：

步骤S101：当控制器在模式选择器的控制下处于拖动示教模式时，每一个传感器均采集相应的拖动示教轨迹段信息，拖动示教轨迹段信息包括机器人对应的关节位姿信息。

实际应用中，传感器可以以预设的时间间隔连续采集机器人在每一个轨迹点的位姿信息，这里所说的位姿信息包括机器人在每一个轨迹点的位置信息和姿态信息。

步骤S102：当控制器在模式选择器的控制下处于编程示教模式时，用户终端在外界的控制下生成并发送编程示教轨迹段信息，编程示教轨迹段信息包括机器人的工作端的运动指令和/或工作端在每一个轨迹点的轨迹点参数。

实际应用中，编程示教轨迹段信息中的运动指令可以根据实际需要确定，比如点对点运动指令、直线运动指令、圆弧运动指令等；编程示教轨迹段信息中的轨迹点参数可以是外界拖动机器人到达关键轨迹点位置进行取点得到的，也可以是外界直接输入给用户终端得到的等。比如在记录轨迹点坐标时，可以在用户终端上手动输入轨迹点位置坐标；或者通过示教盒上的方向键遥控机器人至轨迹点，点击示教盒上的记录按键，记录该轨迹点坐标；或者拖动机器人至该轨迹点，点击示教盒上的记录按键，记录该轨迹点坐标。

步骤S103：控制器根据接收顺序，将接收到的拖动示教轨迹段信息和/ 或编程示教轨迹段信息编辑成示教文件，并在示教文件中不衔接的相邻轨迹段间***过度轨迹段，对示教文件进行轨迹规划，得到空间轨迹点序列，采用机器人逆运动学模型得到与空间轨迹点序列对应的运动位置序列，根据运动位置序列通过驱动器控制对应的机器人的伺服电机运动，以使工作端沿着示教轨迹运动。

实际应用中，可能存在拖动示教轨迹段信息和编程示教轨迹段信息不衔接的情况，这时，控制器需要根据拖动示教轨迹段信息和编程示教轨迹段信息中的轨迹点的位置信息和速度信息，在两个相邻轨迹段间***过度轨迹段，保持轨迹段的完整性。比如在先得到拖动示教轨迹段信息，后得到编程示教轨迹段信息，且两轨迹段不衔接的情况下，控制器可以根据拖动示教轨迹段信息中最后一个轨迹点的位置信息和速度信息，以及编程示教轨迹段信息中第一个轨迹点的位置信息和速度信息，在拖动示教轨迹段和编程示教轨迹段间***过度轨迹段。具体应用场景中，控制器可以根据运动指令对应的插值方式及运动指令对应的参数对编程示教轨迹段信息进行轨迹规划，得到相应的第一空间轨迹点序列；利用样条曲线对拖动示教轨迹段信息中的轨迹点集进行逼近，得到机器人位姿信息与位移间的函数C(s)，根据各轨迹点的速度、加速度信息，利用加减速曲线进行速度规划，并按照预设的时间间隔T₁对规划的速度曲线进行离散，得到速度序列V，利用速度序列V对函数C(s) 进行离散，得到离散的第二空间轨迹点序列C_i＝C(V_iT₁)；最后将第一空间轨迹点序列和第二空间轨迹点序列组合成空间轨迹点序列。实际应用中，传感器还用于采集机器人的工作端在沿示教轨迹进行运动时的位姿信息，这时，驱动器还用于转发传感器采集的位姿信息至控制器。

本发明实施例提供的一种机器人示教方法中，传感器采集并发送拖动示教轨迹段信息之后，控制器根据接收顺序，将接收到的拖动示教轨迹段信息和/或编程示教轨迹段信息编辑成示教文件之前，还可以包括：

滤波器获取相应的传感器采集的拖动示教轨迹段信息；

滤波器确定初始滤波序列长度L_min，L_min大于等于5且为奇数，确定最大滤波序列长度L_max，确定拖动示教轨迹段信息中轨迹点的总个数n；

滤波器初始化i＝0，判断是否满足若否，则将得到的第一示教轨迹段信息作为拖动示教轨迹段信息发送至控制器，若是，则令 i＝i+1，L＝L_min，并执行后续步骤；

滤波器将拖动示教轨迹段信息中以第i个轨迹点为起始轨迹点，以第j个轨迹点为中心轨迹点的连续L个轨迹点的位姿信息组成序列P_iP_jP_k；

滤波器计算序列P_iP_jP_k中每一个轨迹点到该序列中其他轨迹点间的距离和 Q，按照Q从小到大的顺序对序列P_iP_jP_k中的轨迹点进行排序，得到有序子序列P_bP_e；

滤波器判断是否满足L＝L_max，若是，则并将P'_j写入第一示教轨迹段信息；若否，则执行后续步骤；

滤波器判断是否满足Q_m-Q_b＞0且Q_m-Q_e＜0，若否，则增大L，返回执行滤波器将拖动示教轨迹段信息中以第i个轨迹点为起始轨迹点，以第j个轨迹点为中心轨迹点的连续L个轨迹点组成序列P_iP_jP_k的步骤；若是，则执行后续步骤；

滤波器判断是否满足Q_j-Q_b＞0，若是，则令并将P'_j写入第一示教轨迹段信息，若否，则令 P'_j＝P_j，并将P'_j写入第一示教轨迹段信息中；

其中，P_j表示序列P_iP_jP_k中第j个轨迹点的位姿信息；Q_m表示序列P_bP_e的中值轨迹点对应的距离和；Q_b表示序列P_bP_e中距离和的最小值；Q_e表示序列 P_bP_e中距离和的最大值。

滤波器对拖动示教轨迹点进行滤波降噪的过程请参阅本实施例，这里不再赘述。

本发明实施例提供的一种机器人示教方法中，滤波器得到第一示教轨迹段信息之后，控制器根据接收顺序，将接收到的拖动示教轨迹段信息和/或编程示教轨迹段信息编辑成示教文件之前，还可以包括：

采样器获取滤波器得到的第一示教轨迹段信息，在第一示教轨迹段信息中选取一个轨迹点作为当前轨迹点；

采样器基于预设的步长计算公式计算当前轨迹点的采样步长；

采样器将第一示教轨迹段信息中满足采样条件的采样轨迹点选取至第二示教轨迹段信息中，并将采样轨迹点作为当前轨迹点，返回执行采样器基于预设的步长计算公式计算当前轨迹点的采样步长的步骤，直至对第一示教轨迹段信息完成采样；

采样器对第二示教轨迹端信息进行样条曲线逼近，计算曲线与第一示教轨迹段间的实际偏差，判断实际偏差是否大于预设偏差值，若是，则在第二示教轨迹点信息中实际偏差最大的位置***第一示教轨迹段信息中的一个原轨迹点，返回执行对第二示教轨迹段信息进行样条曲线逼近的步骤，若否，则执行后续步骤；

采样器将得到的第二示教轨迹段信息作为拖动示教轨迹段信息发送至控制器；

其中，采样条件为：采样轨迹点与当前轨迹点间所有相邻两轨迹点间的距离和小于等于采样步长，且采样轨迹点的后一个轨迹点与当前轨迹点间所有相邻两轨迹点间的距离和大于采样步长；

步长计算公式为：

其中，K_i表示当前轨迹点的近似曲率，表示K_i的导数，表示当前轨迹点的采样步长，D_max表示预设的采样步长最大值， α、β为常系数且α＞0,β＞1。

下面举例对采样条件进行描述：假设有6个轨迹点，这6个轨迹点呈直线等间距分布，且相邻两轨迹点间的间隔为1，假设第1个轨迹点的采样步长为5，则满足采样条件的采样轨迹点即第5个轨迹点，因为第4个轨迹点与第一个轨迹点间所有相邻两轨迹点间的距离和为4，小于采样步长，第5个轨迹点与第一个轨迹点间所有相邻两轨迹点间的距离和为5，恰好等于采样步长，而第6个轨迹点与第一个轨迹点间所有相邻轨迹点间的距离和为6，其大于采样步长，经比较，第5个轨迹点为采样轨迹点。

本发明实施例提供的一种示教机器人，包括机器人本体及如上任一实施例所描述的的机器人示教装置。

本发明实施例提供的一种机器人示教方法及示教机器人中相关部分的说明请参见本发明实施例提供的一种机器人示教装置中对应部分的详细说明，在此不再赘述。另外，本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种机器人示教装置，其特征在于，包括：

在外界的触发下，对机器人的拖动示教模式或编程示教模式进行选择的模式选择器；

安装于所述机器人的关节上，采集所述机器人在拖动示教模式下的拖动示教轨迹段信息的预设数量的传感器；

与所述机器人上对应的伺服电机连接，控制对应的所述伺服电机运动的驱动器；

当所述机器人为编程示教模式时，在外界的控制下生成并发送编程示教轨迹段信息的用户终端；

与所述模式选择器、所述传感器、所述用户终端及所述驱动器连接，根据接收的所述拖动示教轨迹段信息和/或所述编程示教轨迹段信息，通过所述驱动器控制对应的所述伺服电机运动的控制器，以使所述机器人的工作端沿着示教轨迹运动；

其中，所述关节、所述传感器、所述驱动器和所述伺服电机为一一对应的关系。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模式选择器包括模式选择手柄。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述用户终端包括示教盒。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

与所述控制器连接的信息接收器。

5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

与对应的所述传感器及所述控制器连接，对所述传感器采集的所述拖动示教轨迹段信息进行滤波降噪的滤波器。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

与所述滤波器及所述控制器连接，对所述滤波器得到的所述拖动示教轨迹段信息进行重采样的采样器。

7.一种机器人示教方法，其特征在于，应用于如权利要求1至6任一项所述的机器人示教装置中，包括：

当控制器在模式选择器的控制下处于拖动示教模式时，每一个传感器均采集相应的拖动示教轨迹段信息，所述拖动示教轨迹段信息包括对应的关节位姿信息；

当所述控制器在所述模式选择器的控制下处于编程示教模式时，用户终端在外界的控制下生成并发送编程示教轨迹段信息，所述编程示教轨迹段信息包括所述机器人的工作端的运动指令和/或所述工作端在每一个轨迹点的轨迹点参数；

控制器根据接收顺序，将接收到的所述拖动示教轨迹段信息和/或所述编程示教轨迹段信息编辑成示教文件，并在所述示教文件中不衔接的相邻轨迹段间***过度轨迹段，对所述示教文件进行轨迹规划，得到空间轨迹点序列，采用机器人逆运动学模型得到与所述空间轨迹点序列对应的运动位置序列，根据所述运动位置序列通过所述驱动器控制对应的所述机器人的伺服电机运动，以使所述工作端沿着示教轨迹运动。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述每一个传感器均采集相应的拖动示教轨迹段信息之后，所述控制器根据接收顺序，将接收到的所述拖动示教轨迹段信息和/或所述编程示教轨迹段信息编辑成示教文件之前，还包括：

滤波器获取相应的所述传感器采集的所述拖动示教轨迹段信息；

所述滤波器确定初始滤波序列长度L_min，L_min大于等于5且为奇数，确定最大滤波序列长度L_max，确定所述拖动示教轨迹段信息中轨迹点的总个数n；

所述滤波器初始化i＝0，判断是否满足若否，则将得到的第一示教轨迹段信息作为所述拖动示教轨迹段信息发送至所述控制器，若是，则令i＝i+1，L＝L_min，并执行后续步骤；

所述滤波器将所述拖动示教轨迹段信息中以第i个轨迹点为起始轨迹点，以第j个轨迹点为中心轨迹点的连续L个轨迹点的位姿信息组成序列P_iP_jP_k；

所述滤波器计算序列P_iP_jP_k中每一个轨迹点到该序列中其他所述轨迹点间的距离和Q，按照Q从小到大的顺序对序列P_iP_jP_k中的轨迹点进行排序，得到有序子序列P_bP_e；

所述滤波器判断是否满足L＝L_max，若是，则并将P'_j写入所述第一示教轨迹段信息；若否，则执行后续步骤；

所述滤波器判断是否满足Q_m-Q_b＞0且Q_m-Q_e＜0，若否，则增大L，返回执行所述滤波器将所述拖动示教轨迹段信息中以第i个轨迹点为起始轨迹点，以第j个轨迹点为中心轨迹点的连续L个轨迹点组成序列P_iP_jP_k的步骤；若是，则执行后续步骤；

所述滤波器判断是否满足Q_j-Q_b＞0，若是，则令并将P'_j写入所述第一示教轨迹段信息，若否，则令P'_j＝P_j，并将P'_j写入所述第一示教轨迹段信息中；

其中，P_j表示序列P_iP_jP_k中第j个所述轨迹点的位姿信息；Q_m表示序列P_bP_e的中值轨迹点对应的距离和；Q_b表示序列P_bP_e中距离和的最小值；Q_e表示序列P_bP_e中距离和的最大值。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述滤波器得到所述第一示教轨迹段信息之后，所述控制器根据接收顺序，将接收到的所述拖动示教轨迹段信息和/或所述编程示教轨迹段信息编辑成示教文件之前，还包括：

采样器获取所述滤波器得到的所述第一示教轨迹段信息，在所述第一示教轨迹段信息中选取一个轨迹点作为当前轨迹点；

所述采样器基于预设的步长计算公式计算当前轨迹点的采样步长；

所述采样器将所述第一示教轨迹段信息中满足采样条件的采样轨迹点选取至第二示教轨迹段信息中，并将所述采样轨迹点作为当前轨迹点，返回执行所述采样器基于预设的步长计算公式计算当前轨迹点的采样步长的步骤，直至对所述第一示教轨迹段信息完成采样；

所述采样器对所述第二示教轨迹端信息进行样条曲线逼近，计算曲线与所述第一示教轨迹段间的实际偏差，判断所述实际偏差是否大于预设偏差值，若是，则在所述第二示教轨迹点信息中实际偏差最大的位置***所述第一示教轨迹段信息中的一个原轨迹点，并返回执行所述对所述第二示教轨迹段信息进行样条曲线逼近的步骤，若否，则执行后续步骤；

所述采样器将得到的所述第二示教轨迹段信息作为所述拖动示教轨迹段信息发送至所述控制器；

其中，所述采样条件为：所述采样轨迹点与当前轨迹点间所有相邻两轨迹点间的距离和小于等于所述采样步长，且所述采样轨迹点的后一个轨迹点与当前轨迹点间所有相邻两轨迹点间的距离和大于所述采样步长；

所述步长计算公式为：

其中，K_i表示当前轨迹点的近似曲率，表示K_i的导数，表示当前轨迹点的采样步长，D_max表示预设的采样步长最大值， α、β为常系数且α＞0,β＞1。

10.一种示教机器人，其特征在于，包括机器人本体及权利要求1至6任一项所述的机器人示教装置。